[发明专利]含水合物相变的固-液-气多相流动实验装置与测试方法

权利要求书

1.一种含水合物相变的固-液-气多相流动实验装置，其特征在于，包括：水合物沉积物颗粒粉碎机、混合仓、回收仓、混合物提升管道、气液固多相竖直输送管道、水力注入系统、测试系统和控制处理系统，其中，

所述水合物沉积物颗粒粉碎机与混合仓相连，用于将水合物沉积物粉碎成颗粒；

所述水力注入系统与混合仓相连，用于按照预定的压力或速度向所述混合仓注入热水；

所述混合仓与混合物提升管道相连，用于将水合物沉积物颗粒与热水的掺混；

所述混合物提升管道与气液固多相竖直输送管道相连，用于将水合物沉积物颗粒与水的混合物提升到管道中流动；

所述气液固多相竖直输送管道与回收仓相连，用于提升水、水合物、气的多相混合物，并使得沉积物向下部沉积；

所述回收仓用于回收气液固多相竖直输送管道流动中沉积下来的沉积物；

所述测试系统分别与气液固多相竖直输送管道、混合物提升管道和混合仓相连，用于测试管道内的粒子速度、温度场、温度、压力等数据，以及混合仓内温度和压力数据，并将得到的数据反馈至控制处理系统；

所述控制处理系统分别与水合物沉积物颗粒粉碎机、水力注入系统和测试系统相连，用于控制所述水合物沉积物颗粒粉碎机和水力注入系统，并接收和处理测试系统采集到的数据。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述测试系统包括粒子成像测速（PIV）测试系统、高速红外测试系统、压力测试传感器和温度测试传感器，其中，

所述PIV测试系统与气液固多相竖直输送管道相连，用于测试气液固多相竖直输送管道中多相流动过程中微小颗粒的速度；

所述高速红外测试系统与气液固多相竖直输送管道相连，用于测试管道中各相与各个位置的温度分布；

所述压力测试传感器为多个，分别位于气液固多相竖直输送管道、混合物提升管道和混合仓，用于测试管道和混合仓内的压力演化数据；

所述温度测试传感器为多个，分别位于气液固多相竖直输送管道、混合物提升管道和混合仓，用于测试管道和混合仓内的温度演化数据。

3.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述水合物沉积物颗粒粉碎机将水合物沉积物切割粉碎成直径为0-15mm大小的颗粒。

4.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述混合仓可承受压力30MPa，温度-30-300℃。

5.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述混合物提升管道和气液固多相竖直输送管道的直径均为5-40cm。

6.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述压力测试传感器测量压力的范围为0-30MPa；

所述温度测试传感器测量温度的范围为-30-300℃。

7.一种如权利要求1～6所述的实验装置的测试方法，包括：

用水合物沉积物颗粒粉碎机将水合物沉积物试样粉碎成预定大小的小颗粒，然后输送至混合仓内；

水力注入系统按照预定的压力或者速度注入热水，与水合物沉积物颗粒进行掺混搅拌，在其过程中温度测试传感器和压力测试传感器分别测试温度和压力的变化情况，反馈给控制处理系统；

混合仓内充满混合物后，提升混合物至混合物提升管道，并实时监测管道内温度压力分布数据；

混合物提升到一定高度，转入气液固多相竖直输送管道，在其中实现沉积物的分离且沉积到回收仓内以及气、水合物、水的输送提升，并采用PIV测试系统、高速红外测试系统、温度测试传感器和压力测试传感器分别实时监测流动速度、流场的温度场、定点的温度和压力分布，同时获得气体流动前缘、固体沉积物沉积前缘、水合物流动前缘的数据；

控制处理系统分析管道中含水合物相变的气-液-固多相流动过程的温度场、压力场、速度场的分布的基本数据，绘制相关图形和输出分析文件。